KR20180122825A - Powder Press Machine Having Servomotor Driving Mechanism - Google Patents

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KR20180122825A
KR20180122825A KR1020170056897A KR20170056897A KR20180122825A KR 20180122825 A KR20180122825 A KR 20180122825A KR 1020170056897 A KR1020170056897 A KR 1020170056897A KR 20170056897 A KR20170056897 A KR 20170056897A KR 20180122825 A KR20180122825 A KR 20180122825A
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KR1020170056897A
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김병진
이승우
박흥식
조연상
Original Assignee
일신테크 주식회사
동아대학교 산학협력단
김병진
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Abstract

The present invention relates to a servo motor driven powder molding press apparatus capable of being moved up and down by using a die provided with a punch for pressing powder or a molding hole into which a powder material is inserted by a ball screw directly connected to a servo motor and the servo motor. The servo motor driven powder molding press apparatus according to the present invention comprises: the servo motor fixed to an upper portion or a lower portion of a press apparatus main body; a ball screw including a screw shaft having one end rotationally coupled to the center of the servo motor and having a screw groove formed in a spiral shape on the outer surface thereof, and a nut unit which is spirally coupled to the outer surface of the screw shaft (121) and moves up and down in the axial direction of the screw shaft by rotation of the screw shaft as the screw shaft rotates; and a ram coupled to an outer side of the nut unit and moving up and down together with the nut unit, and having a punch for pressing the powder material at one end unit or the die into which the powder material is introduced.

Description

서보모터 구동형 분말 성형용 프레스장치{Powder Press Machine Having Servomotor Driving Mechanism}[0001] Powder Press Machine Having Servomotor Driving Mechanism [

본 발명은 분말 성형용 프레스장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분말을 프레스하는 펀치 또는 분말 재료가 투입되는 성형공을 구비한 다이를 서보모터와, 이 서보모터 중심의 중공부에 직결된 볼스크류를 이용하여 상하로 이동시킬 수 있도록 한 서보모터 구동장치를 구비한 분말 성형용 프레스장치에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a press apparatus for powder molding, and more particularly, to a die for press molding powder or a die having a molding hole into which powder material is input by a servo motor and a ball screw directly connected to a hollow portion of the center of the servo motor The present invention relates to a press machine for powder molding having a servomotor drive device which can be moved up and down by using a motor.

분말 성형은 금속분말 등의 분말 재료를 다이의 성형공 내로 충전시키고 상부펀치와 하부펀치로 압축 성형하여 원하는 모양과 형상의 압분체(green compact)인 분말 성형품을 제조하는 성형 방식으로, 대체적으로 금형에서 작업을 하기에 까다로운 제품을 용이하게 성형할 수 있으며, 또한 성형된 제품의 정도가 우수하고 일반적인 기계가공을 생략할 수 있는 성형방법이다. Powder molding is a molding method in which a powder material such as a metal powder is filled into a die cavity and compression molded by an upper punch and a lower punch to produce a powder compact of a green compact of a desired shape and shape, The present invention relates to a molding method capable of easily molding a product which is difficult to work in a molding machine,

이러한 분말 성형은 분말 성형용 프레스장치에 의해 수행되며, 종래의 분말 성형용 프레스장치는 유압실린더를 이용하여 상부 펀치와 하부 펀치를 상하로 구동시켜 분말 재료를 가압하고 있다. Such powder molding is performed by a powder molding press apparatus, and a conventional powder molding press apparatus uses a hydraulic cylinder to drive the upper punch and the lower punch up and down to pressurize the powder material.

그러나, 유압실린더를 이용하여 상부 펀치와 하부 펀치를 구동시켜 분말을 가압 성형하는 경우, 유압은 온도 등의 환경에 영향을 많이 받기 때문에 상부 펀치와 하부 펀치를 정확한 속도와 스트로크(stroke)로 정밀하게 제어하기 어려운 문제가 있고, 따라서 분말 성형품의 치수 및 밀도 등의 정밀도에 한계가 있다. However, when the upper punch and the lower punch are driven to press the powder by using the hydraulic cylinder, since the hydraulic pressure is greatly influenced by the environment such as the temperature, the upper punch and the lower punch are precisely There is a problem that it is difficult to control, and therefore there is a limit to the precision such as the dimensions and density of powder molded articles.

등록특허 제10-1258664호(2013.04.22. 등록)Registration No. 10-1258664 (Registered on April 22, 2013) 등록실용신안 제20-0251129호(2001.10.08. 등록)Registration Utility Model No. 20-0251129 (Registered on October 10, 2001) 등록특허 제10-0157526호(1998.07.30. 등록)Registration No. 10-0157526 (registered July 30, 1998)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 서보모터를 이용하여 펀치 또는 다이를 상하로 구동시킴으로써 펀치 및 다이의 속도와 스트로크(stroke)를 정밀하게 제어할 수 있고, 이를 통해 분말 성형품의 치수 및 형상 정밀도 등을 향상시킬 수 있는 서보모터 구동형 분말 성형용 프레스장치를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to accurately control the speed and stroke of a punch and a die by driving a punch or a die up and down using a servomotor, Which is capable of improving the dimensional and shape accuracy of the powder molded product through the use of the above-mentioned powder molding machine.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 서보모터 구동형 분말 성형용 프레스장치는, 본체와; 상기 본체에 상하로 이동 가능하게 설치되며, 성형될 분말 재료가 투입되는 성형공이 상하로 관통되게 형성되어 있는 다이와; 상기 다이의 하측에서 본체에 고정되게 설치되며, 상기 다이의 성형공의 하부를 통해 삽입되는 하부 펀치와; 상기 다이의 상측에 상하로 이동 가능하게 설치되며, 상기 다이의 성형공의 상부를 통해 삽입되면서 상기 하부 펀치와 함께 분말 재료를 가압하는 상부 펀치와; 상기 본체의 상부 및 하부에 각각 설치되어 상기 상부 펀치 및 다이를 상하로 이동시키는 펀치 구동부 및 다이 구동부와; 상기 다이의 성형공 내측으로 분말 재료를 공급하는 분말공급유닛;을 포함하며, 상기 펀치 구동부 및 다이 구동부는, 상기 본체의 상부 및 하부 각각에 고정되는 서보모터와; 일단이 상기 서보모터의 중심에 결합되어 회전하며 외면에 스크류홈이 나선형으로 형성되어 있는 스크류축과, 상기 스크류축의 외면에 나선 결합되어 스크류축이 회전함에 따라 스크류축의 회전 운동에 의해 스크류축의 축방향을 따라 상하로 이동하는 너트부를 구비한 볼스크류와; 상기 너트부의 외측에 결합되어 너트부와 함께 상하로 이동하며, 일단부에 분말 재료를 가압하는 펀치 또는 분말 재료가 투입되는 다이가 결합되는 램(ram);을 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a servo-motor-driven powder molding press apparatus comprising: a main body; A die installed in the body so as to be movable up and down, and having a molding hole through which the powder material to be molded is inserted; A lower punch fixed to the main body at a lower side of the die and inserted through a lower portion of the die; An upper punch disposed above the die and movable upward and downward to press the powder material together with the lower punch while being inserted through an upper portion of a molding hole of the die; A punch driving unit and a die driving unit installed at the upper and lower portions of the main body to move the upper punch and the die up and down; And a powder supply unit for supplying the powder material to the inside of the die cavity of the die, wherein the punch driver and the die driver include: a servo motor fixed to each of the upper and lower portions of the main body; A screw shaft rotatably coupled to the center of the servomotor and having a screw groove formed in a spiral shape on an outer surface thereof; a screw shaft coupled to an outer surface of the screw shaft so as to be rotated in the axial direction of the screw shaft A ball screw having a nut portion moving upward and downward along a vertical direction; And a ram coupled to an outer side of the nut to move up and down together with the nut and to which a punch for pressing the powder material at one end or a die into which the powder material is inserted is combined.

본 발명에 따르면, 프레스장치의 펀치 또는 다이의 구동장치로서 서보모터와, 상기 서보모터의 중심부에 결합되는 볼스크류가 적용되므로 펀치 및 다이의 속도 및 거리 제어가 매우 정밀하게 이루어질 수 있으며, 따라서 분말 성형품의 치수 및 형상 정밀도를 대폭 향상시킬 수 있게 된다. According to the present invention, since the servomotor and the ball screw coupled to the center of the servo motor are used as the punch or die driving device of the press apparatus, the speed and distance control of the punch and die can be very precise, The dimensional accuracy and shape accuracy of the molded article can be greatly improved.

특히 본 발명의 프레스장치의 구동장치를 구성하는 서보모터의 회전자는 중심부가 비어 있는 중공체로 이루어지며, 볼스크류의 스크류축이 회전자의 중공부 내측으로 삽입되면서 결합되므로, 회전자의 회전력을 확실하게 전달받아 상부 펀치 또는 다이를 상하로 이동시킬 수 있으므로 볼스크류의 작동을 더욱 정밀하게 제어할 수 있는 이점이 있다.Particularly, the rotor of the servomotor constituting the driving device of the press apparatus of the present invention is formed of a hollow body having an empty central portion, and the screw shaft of the ball screw is inserted into the hollow portion of the rotor to be engaged. So that the upper punch or die can be moved up and down, so that the operation of the ball screw can be controlled more precisely.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 성형용 프레스장치의 정면에서 본 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 분말 성형용 프레스장치의 정면에서 본 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 분말 성형용 프레스장치의 펀치 구동부의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 펀치 구동부의 볼스크류를 나타낸 정면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 분말 성형용 프레스장치의 다이 구동부의 구성을 나타낸 단면도이다.
1 is a front view of a section of a press apparatus for powder molding according to an embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a front view of the powder press apparatus shown in Fig. 1. Fig.
3 is a cross-sectional view showing a configuration of a punch driving unit of the powder molding press apparatus shown in Fig.
4 is a front view showing a ball screw of the punch driving unit shown in FIG.
Fig. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the die drive unit of the powder molding press apparatus shown in Fig. 1;

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서보모터 구동형 분말 성형용 프레스장치를 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a servo motor-driven powder molding press apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 5는 본 발명의 구동장치가 적용된 분말 성형용 프레스장치의 일 실시예를 나타낸 것으로, 본 발명의 프레스장치는 본체(10)와, 상기 본체(10)의 상부 및 하부에 설치되는 펀치 구동부 및 다이 구동부와, 상기 펀치 구동부의 하부와 다이 구동부의 상부에 설치되어 상하로 이동하는 상부 펀치(20) 및 다이(40)와, 상기 다이(40)의 성형공(41) 내로 삽입되어 상부 펀치(20)와 함께 분말 재료를 가압하는 하부 펀치(30)와, 상기 본체(10)의 중간 부분 일측에 수평 이동 가능하게 설치되어 다이(40)의 성형공(41) 내측으로 분말 재료를 공급하는 분말공급피더(50)와, 상기 분말공급피더(50)의 성형공(41) 내로 분말 재료를 공급하는 분말공급용기(52)를 포함한다. 1 to 5 show an embodiment of a powder molding press apparatus to which the drive apparatus of the present invention is applied. The press apparatus of the present invention comprises a main body 10, An upper punch 20 and a die 40 which are installed on the lower part of the punch driving part and the upper part of the die driving part and move up and down, and a die 40 are inserted into the molding hole 41 of the die 40 A lower punch 30 which presses the powder material together with the upper punch 20 and a lower punch 30 which is horizontally movable on one side of the middle part of the main body 10 and which is provided inside the molding hole 41 of the die 40 And a powder supply container 52 for supplying the powder material into the molding hole 41 of the powder feeder feeder 50. [

상기 펀치 구동부와 다이 구동부는 상기 상부 펀치(20) 및 다이(40)를 상하로 구동시키기 위한 것으로, 상기 펀치 구동부와 다이 구동부는 서보모터(110, 110a)에 볼스크류(120, 120a)를 직결한 구성으로 이루어져, 상부 펀치(20)와 다이(40)의 이송 속도 및 스트로크를 정밀하게 제어할 수 있다. 상기 펀치 구동부와 다이 구동부의 구성 및 작용에 대해서는 이후에 도 3 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명할 것이다. The punch driving unit and the die driving unit are for vertically driving the upper punch 20 and the die 40. The punch driving unit and the die driving unit directly connect the ball screws 120 and 120a to the servo motors 110 and 110a, So that the feeding speed and stroke of the upper punch 20 and the die 40 can be precisely controlled. The configuration and operation of the punch driver and the die driver will be described later in detail with reference to FIG. 3 to FIG.

상기 상부 펀치(20)는 상기 펀치 구동부의 하단부에 결합되어 상하로 이동하며, 상부 펀치(20)의 하단부는 상기 다이(40)에 형성되어 있는 성형공(41)의 상단부를 통해 삽입되어 상기 성형공(41)의 하단부를 통해 삽입되어 있는 하부 펀치(30)와 함께 분말 재료를 가압하여 성형한다.The upper punch 20 is coupled to the lower end of the punch driving unit and moves up and down. The lower end of the upper punch 20 is inserted through the upper end of the molding hole 41 formed in the die 40, The powder material is pressed and formed together with the lower punch 30 inserted through the lower end of the hole 41.

상기 하부 펀치(30)는 상기 본체(10)에 고정되게 설치되며, 상단부가 상기 다이(40)의 성형공(41) 내측으로 삽입된다. The lower punch 30 is fixed to the main body 10 and an upper end is inserted into the molding hole 41 of the die 40.

상기 다이(40)는 상기 다이 구동부에 결합되어 상하로 이동하는 다이플레이트(42)의 중앙부에 고정되게 설치되어 다이플레이트(42)와 함께 이동하며, 다이(40)의 중앙에는 상기 분말 재료가 투입되어 성형되는 성형공(41)이 상하로 관통되게 형성되어 있다. The die 40 is fixedly installed at a central portion of a die plate 42 which is coupled to the die driving unit and moves up and down together with the die plate 42. At the center of the die 40, And a molding hole 41 is formed so as to penetrate vertically.

상기 분말공급피더(50)는 피더구동기(51)에 의해 다이(40)의 상부면에 측방으로 수평하게 왕복이동 가능하게 설치되어, 다이(40)의 성형공(41) 내측으로 분말 재료를 공급하는 작용을 한다. 상기 분말공급피더(50)는 호스(53)를 통해 상기 분말공급용기(52)와 연결되어, 분말공급용기(52)로부터 공급된 분말을 성형공(41) 내로 안내한다. 상기 피더구동기(51)는 유압실린더 또는 모터와 볼스크류를 적용한 공지의 선형운동장치 등을 이용하여 구성될 수 있다. 상기 분말공급피더(50)와 피더구동기(51)는 일반적인 분말 성형용 프레스장치에 구성되어 있는 공지의 분말공급피더와 구동기를 적용하여 구성할 수 있다.The powder feeder 50 is horizontally reciprocated laterally on the upper surface of the die 40 by a feeder driver 51 so as to supply the powder material to the inside of the molding hole 41 of the die 40 . The powder feeder 50 is connected to the powder supply container 52 through a hose 53 to guide the powder supplied from the powder supply container 52 into the shaping hole 41. The feeder driver 51 may be constructed using a hydraulic cylinder or a known linear motion device using a motor and a ball screw. The powder feeder 50 and the feeder driver 51 may be constructed by applying a known powder feeder and a driver, which are configured in a general powder molding press apparatus.

상기 펀치 구동부는 상부 펀치(20)를 정해진 속도와 스트로크로 승강 운동시키도록 구성되며, 상기 다이 구동부는 다이(40)가 설치된 다이플레이트(42)를 정해진 속도와 스트로크로 승강 운동시키도록 구성된다.The punch driver is configured to move the upper punch 20 up and down at a predetermined speed and stroke. The die driver is configured to move the die plate 42 provided with the die 40 up and down at a predetermined speed and stroke.

상기 펀치 구동부는, 도 3 및 도 4에 도시한 것과 같이 프레스장치 본체(10)의 상부에 고정되게 설치되는 서보모터(110)와, 상기 서보모터(110)의 중심부에 직접 결합되어 상하로 연직한 축을 중심으로 양방향으로 회전하는 볼스크류(120)와, 상기 볼스크류(120)와 연결되어 볼스크류(120)의 회전에 의해 상하로 승강 운동하며 하단부에 상기 상부 펀치(20)가 결합되는 램(ram)(130)을 포함한 구성으로 이루어진다. 3 and 4, the punch driving unit includes a servomotor 110 fixedly mounted on the upper portion of the press apparatus body 10, and a pawl driving unit 100 which is directly coupled to the center of the servomotor 110, A ball screw 120 connected to the ball screw 120 to move up and down by rotation of the ball screw 120 and coupled to the lower end of the upper punch 20 by a rotation of the ball screw 120, (RAM) 130, as shown in FIG.

상기 서보모터(110)의 하측에는 상기 볼스크류(120)의 스크류축(121)이 통과하는 축삽입홀(141)이 상하방향으로 관통되게 형성되어 있는 축서포트블록(140)이 설치되고, 상기 축서포트블록(140)의 축삽입홀(141) 내측에는 축서포트블록(140)에 대해 상기 스크류축(121)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(145)이 설치된다. A shaft support block 140 having a shaft insertion hole 141 through which the screw shaft 121 of the ball screw 120 passes is vertically provided below the servo motor 110, A bearing 145 for rotatably supporting the screw shaft 121 with respect to the shaft support block 140 is provided inside the shaft insertion hole 141 of the shaft support block 140.

상기 서보모터(110)는 하부면 중심부에 상기 볼스크류(120)의 스크류축(121)이 통과하는 개구부가 형성되어 있는 모터하우징(111)과, 상기 모터하우징(111) 내부에 설치되는 스테이터(112)와, 상기 모터하우징(111) 내부에서 상기 스크류축(121)과 결합되어 회전하는 회전자(113)와, 상기 모터하우징(111)의 상단부에서 상기 스크류축(121)의 상단부와 결합되어 회전량을 계측하는 엔코더(115)를 포함한다. The servomotor 110 includes a motor housing 111 having an opening through which a screw shaft 121 of the ball screw 120 passes, and a stator 120 installed inside the motor housing 111, A rotor 113 coupled to the screw shaft 121 and rotating within the motor housing 111 and an upper end portion of the screw shaft 121 at an upper end of the motor housing 111, And an encoder 115 for measuring the amount of rotation.

상기 스테이터(112)는 상기 모터하우징(111)의 내부에 원주방향을 따라 배치되는 코어(112a)와, 상기 코어(112a)에 권선되어 외부로부터 전원을 인가받는 코일(112b)을 포함한 구성으로 이루어진다. The stator 112 includes a core 112a disposed in a circumferential direction of the motor housing 111 and a coil 112b wound on the core 112a to receive power from the outside .

그리고 상기 회전자(113)는, 중공의 원통형으로 되어 상기 스크류축(121)의 일단부와 결합되며 상기 스테이터(112)의 내측에 회전 가능하게 설치되는 로터스풀(113a)과, 상기 로터스풀(113a)의 외면에 원주방향을 따라 설치되는 복수의 영구자석(113b)을 포함하여, 상기 스테이터(112)와 영구자석(113b) 간에 유도되는 자기장에 의해 회전하게 된다. The rotor 113 has a hollow cylindrical shape and is coupled to one end of the screw shaft 121 and rotatably installed inside the stator 112. And a plurality of permanent magnets 113b provided along the circumferential direction on the outer surface of the permanent magnets 113a and 113a so as to be rotated by a magnetic field induced between the stator 112 and the permanent magnets 113b.

상기 볼스크류(120)는 상단부가 상기 서보모터(110)의 중심에 결합되어 회전하며 외면에 스크류홈이 나선형으로 형성되어 있는 스크류축(121)과, 상기 스크류축(121)의 외면에 나선 결합되어 스크류축(121)이 회전함에 따라 스크류축(121)의 회전 운동에 의해 스크류축(121)의 축방향을 따라 상하로 이동하는 너트부(122)를 구비한다. The ball screw 120 includes a screw shaft 121 having an upper end coupled to the center of the servo motor 110 and rotating with a screw groove formed in a spiral shape on an outer surface thereof, And a nut portion 122 that moves up and down along the axial direction of the screw shaft 121 by the rotation of the screw shaft 121 as the screw shaft 121 rotates.

도면에 도시하지 않았으나, 상기 너트부(122)의 내주면에는 상기 스크류홈과 대응하는 스크류홈이 나선형으로 형성되고, 상기 너트부(122)의 스크류홈(미도시) 내측에는 스크류축(121)의 스크류홈을 따라 구름 운동하는 복수의 볼이 설치되어 있다. 또한 상기 너트부(122)는 본체(10)에 대해 상하로 운동하는 램(130)과 결합되어 회전이 구속되어 있다. (Not shown), a screw groove corresponding to the screw groove is formed in a spiral shape on the inner circumferential surface of the nut portion 122, and a screw groove (not shown) of the screw shaft 121 And a plurality of balls rolling along the screw groove are provided. Further, the nut 122 is coupled with the ram 130, which moves up and down with respect to the main body 10, so that rotation is restrained.

따라서, 상기 스크류축(121)이 회전하게 되면 너트부(122)의 볼이 스크류축(121)의 스크류홈을 따라 구르면서 너트부(122)가 스크류축(121)의 축방향으로, 즉 상하방향으로 직선 왕복 운동하게 된다. When the screw shaft 121 rotates, the ball of the nut 122 rolls along the screw groove of the screw shaft 121 and the nut 122 moves in the axial direction of the screw shaft 121, As shown in FIG.

상기 볼스크류(120)의 스크류축(121)은 기다란 원형 봉 형태를 갖도록 되어, 상기 모터하우징(111)의 하부면 중심의 개구부를 통해 서보모터(110)의 회전자(113)에 결합되어 회전한다. 상기 스크류축(121)은 상기 서보모터(110)의 중심부 내측으로 삽입되어 서보모터(110)의 회전자(113)와 결합되는 모터결합부(121a)와, 상기 모터결합부(121a)로부터 축방향으로 연장되게 형성되어 상기 축서포트블록(140)을 통과하면서 상기 베어링(145)에 의해 지지되는 회전지지부(121b)와, 상기 회전지지부(121b)로부터 축방향으로 연장되게 형성되며 외면에 상기 너트부(122)가 결합되는 스크류홈이 나선형으로 형성되어 있는 너트구동부(121c)를 포함한다.The screw shaft 121 of the ball screw 120 has an elongated circular bar shape and is coupled to the rotor 113 of the servomotor 110 through an opening at the center of the lower surface of the motor housing 111, do. The screw shaft 121 is inserted into the central portion of the servomotor 110 and connected to the rotor 113 of the servo motor 110. The screw shaft 121 includes a motor coupling portion 121a, A rotation support portion 121b extending from the rotation support portion 121b and extending from the rotation support portion 121b to be supported by the bearing 145 while passing through the shaft support block 140, And a nut driving part 121c having a screw groove to which the part 122 is coupled is formed in a spiral shape.

상기 램(ram)(130)은 상기 본체(10)의 램하우징(132)에 상하방향으로 설치되는 가이드부시(Guide bush)(133)를 따라 상하로 직선 왕복 운동하도록 구성되며, 상기 너트부(122)의 외면에 결합되어 너트부(122)와 함께 상하로 직선 왕복운동한다. The ram 130 is configured to linearly reciprocate up and down along a guide bush 133 installed in the ram housing 132 of the main body 10 in a vertical direction, 122, and reciprocates vertically together with the nut portion 122.

상기 램(130)의 하단부에는 상기 상부 펀치(20)가 결합되는 펀치홀더(135)가 설치되어 있다. The lower end of the ram 130 is provided with a punch holder 135 to which the upper punch 20 is coupled.

도 5에 도시된 것과 같이 상기 다이 구동부는 본체(10)의 하부에서 상기 펀치 구동부와 거의 동일한 구성으로 이루어진다. 즉, 상기 다이 구동부는 하부 서보모터(110a)와 상기 하부 서보모터(110a)의 중심부에 삽입되어 결합되는 하부 볼스크류(120a)와, 상기 하부 볼스크류(120a)의 너트부(122)에 결합되어 상하로 직선 왕복 운동하는 하부 램(130a)과, 상기 하부 서보모터(110a)이 상측에서 하부 볼스크류(120a)를 회전 가능하게 지지하기 위한 축서포트블록(140a) 및 베어링(145a)을 포함하며, 상기 하부 램(130a)의 상단부에는 상기 다이플레이트(42)가 결합되는 다이홀더(135a)가 설치된다. As shown in FIG. 5, the die driving unit has substantially the same configuration as that of the punch driving unit at the lower portion of the main body 10. That is, the die driving unit includes a lower ball screw 120a inserted into the center of the lower servo motor 110a and a lower ball screw 120a coupled to the nut 122 of the lower servo motor 110a, And a shaft support block 140a and a bearing 145a for rotatably supporting the lower ball screw 120a from the upper side of the lower servo motor 110a And a die holder 135a to which the die plate 42 is coupled is installed at an upper end of the lower ram 130a.

상기 다이 구동부의 하부 서보모터(110a)와 하부 볼스크류(120a)의 구성은 상기 펀치 구동부의 서보모터(110)와 볼스크류(120)의 구성과 거의 동일하므로 그 상세한 설명은 생략한다. The construction of the lower servo motor 110a and the lower ball screw 120a of the die driving unit is substantially the same as that of the servo motor 110 and the ball screw 120 of the punch driving unit, and thus a detailed description thereof will be omitted.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 프레스장치의 작동에 대해 설명하면 다음과 같다. The operation of the press apparatus according to the present invention will now be described.

분말공급피더(50)가 다이(40)의 외측에 배치되고, 하부 펀치(30)는 다이(40)의 성형공(41) 내측에 삽입되어 막혀져 있으며, 상부 펀치(20)가 다이(40)의 상측에서 대기 위치에서 대기하는 상태에서 성형 공정이 시작되면, 분말공급피더(50)가 피더구동기(51)의 작동에 의해 다이플레이트(42)의 상부면을 따라 슬라이딩하여 분말공급피더(50)가 다이(40)의 상측으로 이동하게 된다. The powder feeder 50 is disposed outside the die 40 and the lower punch 30 is inserted inside the molding hole 41 of the die 40 and the upper punch 20 is inserted into the die 40 The powder feeder 50 is slid along the upper surface of the die plate 42 by the operation of the feeder driver 51 so that the powder feeder 50 Is moved to the upper side of the die 40.

그리고 다이 구동부의 하부 서보모터(110a)가 작동하여 하부 볼스크류(120a)의 너트부(122) 및 하부 램(130a)이 일정 거리 상승하여 다이플레이트(42)를 상승시킨다. 이 때, 다이플레이트(42)는 하부 펀치(30)의 상단부가 다이(40)의 성형공(41)의 하단부 외측으로 빠지지 않는 높이로 상승한다. The lower servomotor 110a of the die drive unit operates to raise the nut 122 and the lower ram 130a of the lower ball screw 120a by a predetermined distance to raise the die plate 42. [ At this time, the die plate 42 rises to a height such that the upper end of the lower punch 30 does not fall outside the lower end portion of the molding hole 41 of the die 40.

이 상태에서 분말공급용기(52)를 통해 분말공급피더(50)로 분말 재료가 공급되고, 분말공급피더(50)의 안내를 받아서 다이(40)의 성형공(41) 내측으로 분말 재료가 투입된다. In this state, the powder material is fed to the powder feeder 50 through the powder feed container 52 and the powder material is fed into the inside of the molding hole 41 of the die 40 by receiving the guidance of the powder feeder 50 do.

상기 다이(40)의 성형공(41) 내에 분말 재료가 채워지면, 분말공급피더(50)는 이전과는 반대로 다이(40)의 외측 방향으로 슬라이딩하여 다이(40)의 성형공(41)이 외부로 노출되게 한다. When the powder material is filled in the molding hole 41 of the die 40, the powder feeder 50 slides in the outward direction of the die 40, as opposed to the former, and the molding hole 41 of the die 40 To be exposed to the outside.

이어서, 펀치 구동부의 서보모터(110)가 작동하여 너트부(122) 및 램(130)이 일정 거리로 하강하여 상부 펀치(20)가 성형공(41)의 상단 개구부를 통해 삽입되어 분말 재료를 하측으로 가압하게 된다. 이에 따라 성형공(41) 내의 분말 재료가 상부 펀치(20) 및 하부 펀치(30)에 의해 압착되면서 압분체로 성형된다. Subsequently, the servomotor 110 of the punch driving unit is operated so that the nut portion 122 and the ram 130 are lowered to a certain distance and the upper punch 20 is inserted through the upper opening of the molding hole 41, And pressurized downward. Thus, the powder material in the molding hole 41 is compacted by the upper punch 20 and the lower punch 30 to form a green compact.

성형이 완료되면, 다시 펀치 구동부의 서보모터(110)가 역으로 작동하여 상부 펀치(20)가 상승하여 성형공(41)에서 빠져 나오게 되고, 다이 구동부의 하부 서보모터(110a)가 역으로 작동하여 다이(40)가 하강하게 된다. The servo motor 110 of the punch driving unit is operated in reverse to move the upper punch 20 upward to come out of the molding hole 41 and the lower servo motor 110a of the die driving unit operates in reverse So that the die 40 is lowered.

상기 다이(40)가 하강함에 따라 하부 펀치(30)의 상단부에 얹혀진 압분체가 성형공(41) 외측으로 돌출되고, 작업자 또는 로봇이 성형된 압분체를 다이(40) 위에서 분리할 수 있게 된다. 이로써 성형 공정의 1 싸이클이 완료되고, 전술한 동작을 다시 연속 반복적으로 수행하여 압분체를 생산하게 된다. The green compact placed on the upper end of the lower punch 30 is protruded to the outside of the molding hole 41 as the die 40 is lowered so that the operator or the molded green compact can be separated from the die 40 . Thus, one cycle of the molding process is completed, and the above-described operation is repeatedly and repeatedly performed to produce the green compact.

전술한 것과 같이 본 발명의 분말 성형용 프레스장치는 상부 펀치(20) 및 다이(40)를 구동하는 구동장치로서 서보모터(110, 110a)와, 상기 서보모터(110, 110a)의 중심부에 직접 결합되는 볼스크류(120, 120a)가 구성되므로 상부 펀치(20) 및 다이(40)의 속도 및 거리 제어가 매우 정밀하게 이루어질 수 있게 된다. As described above, the powder molding press apparatus of the present invention includes servo motors 110 and 110a as drive devices for driving the upper punch 20 and the die 40, The combined ball screws 120 and 120a constitute the speed and distance control of the upper punch 20 and the die 40 with high accuracy.

특히 본 발명의 프레스장치의 펀치 구동부 및 다이 구동부를 구성하는 서보모터(110, 110a)의 회전자(113)는 중심부가 비어 있는 중공체로 이루어지며, 볼스크류(120, 120a)의 스크류축(121)이 회전자(113)의 중공부 내측으로 삽입되면서 결합되므로, 회전자(113)의 회전력을 확실하게 전달받아 상부 펀치(20) 또는 다이(40)를 상하로 이동시킬 수 있으므로 볼스크류(120, 120a)의 작동을 더욱 정밀하게 제어할 수 있는 이점이 있다.Particularly, the rotor 113 of the servomotors 110 and 110a constituting the punch driving unit and the die driving unit of the press apparatus of the present invention is constituted by a hollow body having an empty central portion and the screw shaft 121 of the ball screws 120 and 120a The upper punch 20 or the die 40 can be moved up and down so that the rotational force of the rotor 113 can be reliably transmitted to the ball screw 120 And 120a can be more precisely controlled.

이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 상세히 설명되었으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기에서 설명된 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변형이 가능할 것임은 당연하며, 이와 같은 변형된 실시 형태들 역시 아래에 첨부한 특허청구범위에 의하여 정하여지는 본 발명의 보호 범위에 속하는 것으로 이해되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. And it is to be understood that such modified embodiments belong to the scope of protection of the present invention defined by the appended claims.

10 : 본체 20 : 상부 펀치
30 : 하부 펀치 40 : 다이
41 : 성형공 42 : 다이플레이트
50 : 분말공급피더 51 : 피더구동기
52 : 분말공급용기 53 : 호스
110 : 서보모터 111 : 모터하우징
112 : 스테이터 112a : 코어
112b : 코일 113 : 회전자
113a : 로터스풀 113b: 영구자석
115 : 엔코더 120 : 볼스크류
121 : 스크류축 122 : 너트부
130 : 램(ram) 135 : 펀치홀더
135a : 다이홀더 140 : 축서포트블록
10: main body 20: upper punch
30: Lower punch 40: Die
41: molding hole 42: die plate
50: powder feeder 51: feeder driver
52: Powder supply container 53: Hose
110: Servo motor 111: Motor housing
112: stator 112a: core
112b: coil 113: rotor
113a: Lotus pool 113b: permanent magnet
115: encoder 120: ball screw
121: screw shaft 122: nut part
130: ram 135: punch holder
135a: die holder 140: axis support block

Claims (5)

본체(10)와;
상기 본체(10)에 상하로 이동 가능하게 설치되며, 성형될 분말 재료가 투입되는 성형공(41)이 상하로 관통되게 형성되어 있는 다이(40)와;
상기 다이(40)의 하측에서 본체(10)에 고정되게 설치되며, 상기 다이(40)의 성형공(41)의 하부를 통해 삽입되는 하부 펀치(30)와;
상기 다이(40)의 상측에 상하로 이동 가능하게 설치되며, 상기 다이(40)의 성형공(41)의 상부를 통해 삽입되면서 상기 하부 펀치(30)와 함께 분말 재료를 가압하는 상부 펀치(20)와;
상기 본체(10)의 상부 및 하부에 각각 설치되어 상기 상부 펀치(20) 및 다이(40)를 상하로 이동시키는 펀치 구동부 및 다이 구동부와;
상기 다이(40)의 성형공(41) 내측으로 분말 재료를 공급하는 분말공급유닛;
을 포함하며,
상기 펀치 구동부 및 다이 구동부는,
상기 본체(10)의 상부 및 하부 각각에 고정되는 서보모터(110, 110a)와;
일단이 상기 서보모터(110, 110a)의 중심에 결합되어 회전하며 외면에 스크류홈이 나선형으로 형성되어 있는 스크류축(121)과, 상기 스크류축(121)의 외면에 나선 결합되어 스크류축(121)이 회전함에 따라 스크류축(121)의 회전 운동에 의해 스크류축(121)의 축방향을 따라 상하로 이동하는 너트부(122)를 구비한 볼스크류(120, 120a)와;
상기 너트부(122)의 외측에 결합되어 너트부(122)와 함께 상하로 이동하며, 일단부에 분말 재료를 가압하는 펀치 또는 분말 재료가 투입되는 다이가 결합되는 램(ram)(130, 130a);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터 구동형 분말 성형용 프레스장치.
A body 10;
A die 40 mounted vertically movably in the main body 10 and having a molding hole 41 through which the powder material to be molded is injected;
A lower punch 30 fixed to the main body 10 at a lower side of the die 40 and inserted through a lower portion of the molding hole 41 of the die 40;
And an upper punch 20 which is installed on the upper side of the die 40 so as to be movable upward and downward and presses the powder material together with the lower punch 30 while being inserted through the upper part of the molding hole 41 of the die 40 )Wow;
A punch driving unit and a die driving unit installed on the upper and lower portions of the main body 10 to move the upper punch 20 and the die 40 up and down;
A powder supply unit for supplying the powder material into the molding hole 41 of the die 40;
/ RTI >
Wherein the punch driver and the die driver include:
A servo motor 110 and 110a fixed to the upper and lower portions of the main body 10;
A screw shaft 121 whose one end is coupled to the center of the servomotors 110 and 110a and which has a screw groove formed in a spiral shape on the outer surface thereof and a screw shaft 121 coupled to the outer surface of the screw shaft 121, A ball screw (120, 120a) having a nut portion (122) that moves up and down along the axial direction of the screw shaft (121) by the rotation of the screw shaft (121) as the screw shaft (121) rotates;
A ram 130, 130a coupled to the outside of the nut portion 122 and vertically moving together with the nut portion 122 and coupled to a die into which a punch or a powder material is inserted, );
And a pressing member for pressing the pressing member.
제1항에 있어서, 상기 본체(10)에 고정되게 설치되며 상기 스크류축(121)이 통과하는 축삽입홀(141)이 상하방향으로 관통되게 형성되어 있는 축서포트블록(140, 140a)과, 상기 축서포트블록(140, 140a)의 축삽입홀(141) 내측에 설치되어 축서포트블록(140, 140a)에 대해 상기 스크류축(121)을 회전 가능하게 지지하는 베어링(145, 145a)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터 구동형 분말 성형용 프레스장치.The apparatus according to claim 1, further comprising: an axis support block (140, 140a) fixed to the main body (10) and having a shaft insertion hole (141) through which the screw shaft (121) Bearings 145 and 145a provided inside the shaft insertion holes 141 of the shaft support blocks 140 and 140a and rotatably supporting the screw shaft 121 with respect to the shaft support blocks 140 and 140a And a pressurizing unit for pressurizing the powder. 제2항에 있어서, 상기 스크류축(121)은, 상기 서보모터(110, 110a)의 중심부 내측으로 삽입되어 서보모터(110, 110a)의 회전자(113)와 결합되는 모터결합부(121a)와, 상기 모터결합부(121a)로부터 축방향으로 연장되게 형성되어 상기 축서포트블록(140, 140a)을 통과하면서 상기 베어링(145, 145a)에 의해 지지되는 회전지지부(121b)와, 상기 회전지지부(121b)로부터 축방향으로 연장되게 형성되며 외면에 상기 너트부(122)가 결합되는 스크류홈이 형성되어 있는 너트구동부(121c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터 구동형 분말 성형용 프레스장치.The motorcycle according to claim 2, wherein the screw shaft (121) comprises a motor engaging portion (121a) inserted into a central portion of the servomotors (110, 110a) and engaged with a rotor (113) of the servomotors (110, A rotation support portion 121b extending from the motor coupling portion 121a in the axial direction and supported by the bearings 145 and 145a while passing through the shaft support blocks 140 and 140a, And a nut driving part (121c) formed to extend in the axial direction from the outer circumferential surface (121b) and having an outer surface formed with a screw groove to which the nut part (122) is coupled. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 서보모터(110, 110a)는,
상부면 또는 하부면 중심부에 상기 스크류축(121)이 통과하는 개구부가 형성되어 있는 모터하우징(111)과;
상기 모터하우징(111) 내부에 원주방향을 따라 배치되는 코어(112a)와, 상기 코어(112a)에 권선되어 외부로부터 전원을 인가받는 코일(112b)을 포함하는 스테이터(112)와;
중공의 원통형으로 되어 상기 스크류축(121)의 일단부와 결합되며 상기 스테이터(112)의 내측에 회전 가능하게 설치되는 로터스풀(113a)과, 상기 로터스풀(113a)의 외면에 원주방향을 따라 설치되는 복수의 영구자석(113b)을 포함하여, 상기 스테이터(112)와 영구자석(113b) 간에 유도되는 자기장에 의해 회전하는 회전자(113)를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터 구동형 분말 성형용 프레스장치.
The servo motor according to claim 1 or 3, wherein the servomotors (110, 110a)
A motor housing (111) having an opening through which the screw shaft (121) passes, in a central portion of an upper surface or a lower surface;
A stator 112 including a core 112a disposed in a circumferential direction inside the motor housing 111 and a coil 112b wound on the core 112a and receiving power from the outside;
A lotus core 113a which is hollow and has a hollow cylindrical shape and is engaged with one end of the screw shaft 121 and is rotatably installed inside the stator 112; And a rotor (113) rotating by a magnetic field induced between the stator (112) and the permanent magnet (113b), including a plurality of permanent magnets (113b) Press apparatus.
제4항에 있어서, 상기 서보모터(110, 110a)의 모터하우징(111)의 일단부에는 상기 스크류축(121)의 일단부와 결합되어 회전량을 계측하는 엔코더(115)가 설치된 것을 특징으로 하는 서보모터 구동형 분말 성형용 프레스장치.
The servo motor according to claim 4, wherein an encoder (115) is provided at one end of the motor housing (111) of the servomotors (110, 110a) for measuring the amount of rotation by being engaged with one end of the screw shaft (121) Wherein the press machine is a press machine for driving a servo motor.
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